[发明专利]用于废气再循环的方法

说明书

为了遵守当前的以及未来的排放级别中的NOx排放极限值，主要使用废气再循环（AGR）的方法，该方法主要由《Lexikon Motortechnik》第一版，2004年4月出版，第14页及后几页已知。也就是说，发动机的废气通过为此设置的系统冷却，并且以确定的量再输送给发动机的进气行程。以这种方式显著降低了NOx排放，而与此同时，颗粒排放倾向于上升。NOx和颗粒的排放量较低极限值迫使发动机制造者这样调整其发动机，使其只是略微地低于规定的极限值。同时，必须保证由于老化引起的系统部件的变化及其批量制造离散性不会导致超过所述极限值。一种由此得出的合理的处理方式是，借助于AGR将NOx排放量调整到需要的值。为调整NOx排放需要尽可能准确地确定所排放的NOx。但是，所有在市场上可获得的用于在批量发动机中使用的NOx传感器只适用于在稳定的发动机运行中测量或调整NOx排放，而不适用于瞬间的过程。其原因在于，这种传感器与瞬间的发动机工作中的转数和负荷变化相比具有较长的空转时间（Totzeit）或延迟时间。在控制技术中，受控系统的系统输入端的改变和系统输出端的应答之间的时间段被称为空转时间（也称为运行时间或传输时间）。例如一个PT1过滤器的过滤器常数被称为延迟时间。为了顾及到这个问题，借助于包括不同的量的数学关系估算在瞬间运行中的NOx排放。因为该系统的所有构件和所有测量装置都受到容许误差和老化作用，需要对于每台发动机针对运行时间单独地修正NOx估算装置。在稳定的工作状态下借助通过NOx传感器稳定地正确地测量出的NOx的值进行修正，所述NOx的值与估算装置的值比较。传感器值和估算值之间的稳定的偏差在瞬间的发动机运行中同样导致排放在相同的方向上的偏差。

所述NOx估算装置或还有物理模型由特性曲线族和算法组成，它们使得即使在瞬间的发动机运行中也能够由当前的测量值（发动机上的各种（分散的）传感器）、在特性曲线族中反映出的基准值得出真实的NOx排放。这样，在非稳定的过程中也那能够实现NOx调节。

如果发动机工作状态是接近稳定的，则将估算装置的值与NOx传感器的值比较。在出现偏差时修正估算装置的基准值，从而精确地在NOx传感器的测量精度的范围内保持期望的NOx排放。针对该工作点存储该修正值，以便即使在NOx传感器又不能提供可靠的值的瞬间的发动机运行中也能起到修正作用。

通过以下描述的方法实现这种与工作点相关地作为特性曲线族存储修正值。通过这种修正有效地抵消由老化导致的NOx排放变化和过宽的批量制造离散性。

在技术使用中，与工作点相关的状态或值通常根据一个或多个变量确定。对这种关系进行数学描述并存储的方法是一种特性曲线族，其对于各输入变量的相关性分别具有一个轴并具有一个用于输出变量的矩阵。在处理器辅助的实时使用中，这些轴具有预定数量的取样点（Stützstelle）用于各个输入变量。其中，这些取样点的值必须是严格单调的。输出矩阵的尺寸n×m通过i轴的取样点的数量n和y轴的取样点的数量m确定。因此可以为每个由x-取样点值和y-取样点值组成的数值对单一地分配输出矩阵中的一个元素。所述x和y输入值对被称作工作点。这种特性曲线族的参数化通常通过在实验台上、实验室中的测量实现或者也可以用估算的值实现。这里这样选择工作点，使得通过输入变量准确地得到各单个取样点值，因此输出矩阵中只有一个元素是可确定值的。在插图1示出的例子中，输入变量x的值为“90”，而输入变量y的值为“400”。输出矩阵中由此可确定值的元素具有值“5”，如插图4所示。

如果现在输入变量的值与取样点的值不是刚好一致，而是位于其间（例如x=80.2，而y=1787），则属于它的输出值（z=7103）应该通过线性的内插法确定。所求的值由输出矩阵中包围工作点四个值算出，如在插图5中所示。也就是说，这四个单个值的权重取决于其各自离工作点的距离。

面元素构成通过线性的内插法形成的区域。相反，这些直线互相的交叉点以及这些线与轴的交叉点示出输出矩阵的各单个元素。

在存储用于由估算装置使用的基准值的修正值时存在的问题是，所确定的误差的值不能直接分配给输出矩阵的一个元素，因为输入变量通常不是刚好位于一个网格值上的。就是说要为输出矩阵中包围当前工作点的那些元素找出合适的值。对于具有相应输出值的一个工作点，理论上要为各单个元素找出无穷多的数值组合，这些数值在线性的内插法中构成输出值。因此，这个问题首先集中在找到这样的数值组合，该数值组合对于输出矩阵的相同的元素内的其他工作点也构成相应修正值的最佳近似值。